How we can detect pretty much anything - Hélène Morlon and Anna Papadopoulou

Tradutor: Ana Sofia Ferreira Revisora: Margarida Ferreira

For years, scientists have been staking out this remote forest in Montana

Durante anos, os cientistas têm vigiado esta floresta remota em Montana

for an animal that’s notoriously tricky to find.

procurando um animal reconhecidamente difícil de encontrar.

Camera traps haven’t offered definitive evidence,

As armadilhas com câmaras não dão provas definitivas,

and even experts can't identify its tracks with certainty.

e os especialistas não conseguem identificar com certeza os seus rastos.

But within the past decades,

Mas, nas últimas décadas,

researchers have developed methods that can detect even the most elusive species.

os investigadores desenvolveram métodos para detetar as espécies mais esquivas.

And so, in 2018, these scientists took a sample from some conspicuous snow tracks.

Assim, em 2018, esses cientistas tiraram uma amostra de rastos visíveis na neve.

Lab tests showed conclusive results:

Os resultados laboratoriais mostraram resultados conclusivos:

the Canada lynx was indeed present in the area.

o lince canadiano estava presente na área.

Without seeing the cat, scientists had proof it was there

Sem ver o felino, os cientistas tinham provas de que ele estava ali

because of environmental DNA or eDNA.

graças ao ADN ambiental, ou seja o ADN-a.

Using a technique called DNA metabarcoding,

Usando uma técnica chamada meta-código de barras de ADN,

researchers can take a sample from the environment

os cientistas conseguem tirar uma amostra do ambiente

and learn which organisms are in it or have recently passed through it.

e descobrir que organismos estão presentes ou por ali passaram recentemente.

The world is covered in DNA.

O mundo está coberto de ADN.

It’s all around us—

Está em todo o lado,

on the ground, at the bottom of the ocean, and up in the clouds.

no chão, no fundo do mar e nas nuvens.

Multicellular organisms are constantly shedding cells.

Os organismos multicelulares estão sempre a largar células.

But until recently, eDNA wasn’t very useful to us.

Mas até há pouco tempo, o ADN ambiental não era muito útil.

Traditional scientific techniques couldn’t parse environmental samples

As técnicas científicas tradicionais não conseguiam analisar amostras ambientais

containing mixed genetic material from multiple species.

que contivessem material genético misturado de várias espécies.

But DNA metabarcoding can.

Mas o meta-código de barras de ADN consegue.

DNA begins to degrade once it’s exposed to the environment.

O ADN começa a degradar-se assim que é exposto ao ambiente.

In the ocean, for example, it may only persist for a few days.

No oceano, por exemplo, pode manter-se só por uns dias.

So in many contexts, eDNA is useful for telling us about the recent past.

Por isso, em muitos contextos,

o ADN ambiental é útil para nos dizer mais sobre o passado recente.

The process of DNA metabarcoding starts with an environmental sample

O processo de meta-código de barras do ADN começa com uma amostra ambiental

like a core of soil, a vial of water, some feces, an insect trap,

como sedimentos do solo, um frasco de água, fezes, uma armadilha de inseto,

or even the blood from leeches’ stomachs.

ou até o sangue do estômago de sanguessugas.

Researchers then sift out everything aside from DNA by blending the sample up

Depois, os cientistas separam tudo do ADN, misturando a amostra

and using enzymes that break down cellular proteins and release DNA,

e usando enzimas que partem as proteínas celulares e libertam o ADN,

which they purify.

que depois purificam.

The result is a “soup” of all the DNA in the sample.

O resultado é uma “sopa” de todo o ADN na amostra.

Scientists then apply the polymerase chain reaction or PCR,

Os cientistas depois aplicam a reação em cadeia da polimerase, ou RCP,

which uses artificial DNA strands called universal primers.

que usam fios de ADN artificial, chamados primários universais.

These primers bind to DNA sequences that are similar across species,

Estes primários ligam-se a sequências de ADN que são semelhantes entre espécies,

then amplify genetic barcodes that are species-specific.

e depois ampliam os códigos de barras genéticos específicos das espécies.

High-throughput sequencing then reads millions of these DNA fragments,

Um sequenciamento de alto rendimento

processa milhões destes fragmentos de ADN em simultâneo.

simultaneously.

And finally, researchers compare them to reference databases

E, por fim, os cientistas comparam-nos às bases de dados de referência

and identify how many and which species are present—

e identificam quantas e que espécies estão presentes,

or if they’ve found entirely new ones.

ou se encontraram alguma totalmente nova.

This method has led to the discovery of tens of thousands of species

Este método levou à descoberta de dezenas de milhares de espécies

over the past decade.

na última década.

While metabarcoding can detect elusive animals like the Canada lynx,

Ao mesmo tempo que consegue detetar animais esquivos como o lince canadiano,

it can also help scientists identify invasive species.

também ajuda os cientistas a identificar espécies invasoras.

In Yosemite, researchers used eDNA to track and remove invasive bullfrogs.

Em Yosemite, os cientistas usaram o ADN ambiental

para monitorizar e remover rãs-touro invasoras.

Once no trace of these amphibians remained,

Quando já não havia nenhum rasto destes anfíbios,

they reintroduced a threatened native species, California red-legged frogs,

reintroduziram uma espécie ameaçadora de sapos nativos

which had disappeared from the area some 50 years prior.

que tinha desaparecido da zona cerca de 50 anos antes.

Likewise, DNA metabarcoding can be used to monitor biodiversity.

Igualmente, o meta-código de barras de ADN pode monitorizar a biodiversidade.

For example, using traditional approaches,

Por exemplo, usando abordagens tradicionais,

categorizing all of the insects in a hectare of rainforest can take decades.

categorizar todos os insetos num hectare de uma selva pode demorar décadas.

But DNA from insect traps could yield these results in just a few months.

Mas o ADN das armadilhas de insetos

consegue obter estes resultados em apenas meses.

One study compared insects from adjacent forest and plantation sites

Um estudo comparou os insetos de florestas e locais de plantação adjacentes

within China’s Yunnan province.

na província chinesa de Yunnan.

It quickly found that not only were plantations less diverse,

Rapidamente se descobriu que não só as plantações eram menos diversificadas,

but deforestation affected insect groups unequally.

como a desflorestação afetava os grupos de insetos de forma diferente.

Grasshoppers thrived in cleared areas while specialist forest beetles declined.

Os gafanhotos prosperaram em áreas desflorestadas,

enquanto os besouros florestais diminuíram.

Using eDNA, scientists are able to investigate

Usando o ADN ambiental, os cientistas conseguem investigar

complex ecosystem interactions.

interações complexas no ecossistema.

Tracking thousands of insects as they visit flowers is impossible.

É impossível monitorizar milhares de insetos enquanto visitam as flores.

Instead, researchers can study the DNA left on flowers and insects

Em vez disso, conseguem estudar o ADN deixado nas flores e nos insetos

to map pollination networks.

para mapear as redes de polinização.

Before these techniques were available, we didn’t really know how much pollination

Antes de existirem estas técnicas, não sabíamos ao certo

quanta polinização ocorria durante a noite

was happening at night because we couldn’t observe it.

porque não a conseguíamos observar.

Now scientists understand that moths are important nocturnal pollinators.

Agora os cientistas sabem que as traças são importantes polinizadores noturnos.

eDNA can even tell stories of long extinct species.

O ADN ambiental pode até contar histórias de espécies há muito extintas.

Cold, dry, and low oxygen conditions are perfect for preserving genetic material.

O frio, a secura e o baixo oxigénio são ótimos para preservar material genético.

By digging deep into the Arctic permafrost,

Escavando fundo no “permafrost” do Ártico,

researchers found 50,000 year old DNA,

os investigadores encontraram ADN com 50 mil anos,

which they matched to the nutrient-rich plants

que correspondia às plantas ricas em nutrientes

found in the stomachs of woolly mammoths.

encontradas no estômago dos mamutes-lanosos.

With eDNA, they also found that less nutritious grasses

Com o ADN ambiental, também descobriram que ervas menos nutritivas

colonized the Arctic steppe during the last ice age,

colonizaram a estepe do Ártico durante a última idade do gelo,

potentially contributing to the mammoth decline.

contribuindo potencialmente para o declínio dos mamutes.

As we face another period of climate change—

Enquanto enfrentamos outro período de alterações climáticas,

this time due to human activities—

desta vez devido à ação humana,

understanding our planet’s rapidly shifting biodiversity

compreender a biodiversidade em rápida mudança do nosso planeta

will be crucial to protecting it.

será crucial para a proteger.

Fortunately, eDNA and metabarcoding

Felizmente, o ADN ambiental e o meta-código de barras

give us the tools to document rapid change in real time.

dão-nos as ferramentas para documentar mudanças rápidas em tempo real.